JP2004218945A - 熱交換器およびその製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】耐圧性と材料選択性に優れ、高性能な熱交換器及びその製造方法をを提供することを目的とする。
【解決手段】熱交換器10は、第1流体が流れる複数の第1伝熱管1と、これらを内包しかつ列状に密着保持する案内管3と、第2流体が流れる第2伝熱管2からなり、第1伝熱管1を内包する案内管2と第2伝熱管2とを交互に密着させながら螺旋状に巻回した構成を有する。これによれば、第1伝熱管1が多穴構造を伴わないため、アルミニウムだけでなく、銅、ステンレスなど様々な材料で構成できる。さらに、案内管3が複数の第1伝熱管1を内包した構成であるため生産性に優れ、列状に密着保持する構成であるため比較的広い伝熱面の形成が可能となる。また、各伝熱管が螺旋状に密着巻回される構成であるため、十分広い伝熱面積を確保することができる熱交換器を提供できる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は熱交換器に関し、特に、ヒートポンプを用いて温水を生成する給湯機や冷温水を生成する冷暖房機などに利用される冷媒対水熱交換器のような、異種媒体間の熱移動を行う熱交換器およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、この種の熱交換器としては、特許文献1に開示されているような熱交換器が提案されている。その構成について、図8を参照しながら説明する。
【0003】
熱交換器50は、例えば、冷媒の凝縮熱を利用して給湯水の加熱を行ういわゆるヒートポンプ給湯機に利用されるものであり、高温高圧の冷媒が流れる一次側の第1伝熱管51と、低温低圧の水が流れる二次側の第2伝熱管52とを備え、この第1伝熱管51と第2伝熱管52とをそれぞれ偏平化して密着させ、螺旋状に巻回した構成となっている。このとき、第1伝熱管51を流れる高温冷媒は、その上下に位置する第2伝熱管52を流れる低温の水と熱交換を行い、この水を加熱することになる。なお、この従来例では、伝熱管として肉厚が薄く比較的強度の小さい管体を使用することにより偏平化を容易にするとともに、この偏平化により管同士が密着する面積すなわち伝熱面積の拡大を図ることにより、熱交換性能を向上させている。
【0004】
一方、このような熱交換器を動作圧力が非常に高い二酸化炭素冷媒と水との熱交換器として利用するような場合については、特許文献2に開示されているような熱交換器が提案されている。その構成について、図9を参照しながら説明する。
熱交換器60は、内部に複数の小流路を備えた第1伝熱管61と、第2伝熱管62とを備え、これらを機械的に密着させた構成であり、第1伝熱管61に高温高圧の冷媒が、第2伝熱管62に低温低圧の水が流れるものである。この従来例では、高圧側の伝熱管として、アルミニウムからなる多穴管を使用し、管内部の流路を小さくすることにより耐圧性を向上させている。
【0005】
【特許文献1】
実公昭62−5587号公報
【特許文献2】
特開2002−107069号公報
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記従来の構成では、次のような課題がある。例えば、熱交換器50を、動作圧力が非常に高い二酸化炭素冷媒と水との熱交換器として利用するような場合、高圧冷媒の流れる第1伝熱管51の内部に加わる圧力が非常に高くなるため、管体をあらかじめ機械的に偏平化する従来のような構成では、変形に供しやすく、十分な耐圧性を確保することが困難となる。
【0007】
一方、耐圧性向上のため、熱交換器60のように高圧冷媒が流れる第1伝熱管61を多穴管で構成する場合、伝熱管に使用される材料が、多穴構造の押出成形が容易に可能な材料(例えば、アルミニウム)に限定されてしまい、一般に熱交換器材料として広く用いられるものの、多穴成形の難しい銅やステンレス等の使用が困難となり、材料選択の自由度が非常に狭くなってしまう。さらに、例えば、冷媒が流れる多穴管を押出成形性に優れたアルミニウム、水が流れる管体を耐食性に優れた銅として熱交換器を構成すると、異なる金属どうしの接触あるいは接合面が形成されるため、その界面で電気的な腐食を引き起こす可能性が大きいという課題があった。
【0008】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、耐圧性と材料選択性に優れ、熱交換性能が高い熱交換器を提供するものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
前記従来の課題を解決するために、本発明の熱交換器は、第1流体が流れる複数の第1伝熱管と、これらを内包しかつ列状に密着保持する案内管と、第2流体が流れる第2伝熱管とからなり、前記案内管と前記第2伝熱管とをこれらの外周面で密着させた構成を有するものである。
【0010】
これによって、第1伝熱管が多穴構造を伴わないため、アルミニウムだけでなく、銅、鉄、ステンレスなど様々な材料で構成でき、熱交換器としての材料選択の自由度が向上する。さらに、複数の第1伝熱管を案内管に内包した構成であるため、管の取り扱いが容易となり生産性に優れる。また、この案内管が複数の第1伝熱管を列状に密着保持する構成であるため、比較的広い伝熱面の形成が可能となる。よって、耐圧性と材料選択性に優れ、熱交換性能が高い熱交換器を提供できる。
【0011】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、第1流体が流れる複数の第1伝熱管と、これらを内包しかつ列状に密着保持する案内管と、第2流体が流れる第2伝熱管とからなり、前記案内管と前記第2伝熱管とをこれらの外周面で密着させた構成を有するものであり、第1伝熱管が多穴構造を伴わないため、アルミニウムだけでなく、銅、鉄、ステンレスなど様々な材料で構成でき、熱交換器としての材料選択の自由度が向上する。さらに、複数の第1伝熱管を案内管に内包した構成であるため、管の取り扱いが容易となり生産性に優れる。また、この案内管が複数の第1伝熱管を列状に密着保持する構成であるため、比較的広い伝熱面の形成が可能となる。よって、耐圧性と材料選択性に優れ、熱交換性能が高い熱交換器を提供できる。
【0012】
請求項2に記載の発明は、請求項1の構成において、特に第1伝熱管を内包する案内管と第2伝熱管とを交互に密着させながら螺旋状に巻回した構成を有するものであり、第1伝熱管と第2伝熱管とが、案内管を介して、これらの長手方向ほぼ全体の部分で上下両面に伝熱面を有するような構成となり、広い伝熱面積を確保することができる。よって、耐圧性に優れ、熱交換性能がより一層高い熱交換器を提供できる。
【0013】
請求項3に記載の発明は、請求項1の構成において、特に第1伝熱管を内包する案内管と第2伝熱管とを交互に密着させながら略同一平面内で渦巻き状に巻回した構成を有するものであり、熱交換器全体を薄板状に構成でき、さらにデッドスペースも少なく構成できるため、装置内への収納性に優れ、よりコンパクトな熱交換器を提供できる。
【0014】
請求項4に記載の発明は、請求項1〜3いずれかの構成において、特に第1伝熱管の外形が略真円形状であるとともに、案内管が前記第1伝熱管の外周面に沿う形状を有するものであり、耐圧性に優れた略真円形状の管を第1伝熱管として使用しながらも、この外周面に沿うような形状を有する案内管を使用することにより、第1伝熱管と案内管との接触面積を拡大し、十分な伝熱面積を確保することができる。よって、耐圧性に優れ、熱交換性能が高い熱交換器を提供できる。
【0015】
請求項5に記載の発明は、請求項1〜3いずれかの構成において、特に第1伝熱管がその外周面に平坦部を有するとともに、案内管が前記第1伝熱管の平坦部に沿う形状を有するものであり、複数の第1伝熱管と案内管とを平坦な面で密着した構成とすることが可能となるため、伝熱に必要な接触面積が十分確保される。よって、耐圧性に優れ、熱交換性能が高い熱交換器を提供できる。
【0016】
請求項6に記載の発明は、請求項1〜5いずれかの構成において、特に第2伝熱管の内部に第2流体の流れを擾乱させる流体擾乱手段を設けたものである。流体擾乱手段として、管の内周面に突起やフィンを設けたり、管内にじゃま板等を挿入することにより、流体の流れを擾乱させて乱流化を促進し、伝熱特性の向上を図ることができる。よって、耐圧性に優れ、より一層熱交換性能が高い熱交換器を提供できる。
【0017】
請求項7に記載の発明は、請求項1〜6いずれかの構成において、特に第2伝熱管の断面積をその高温側で低温側よりも大きく構成したものである。例えば、給湯水等を加熱する場合、特に出口近傍の高温側管内においてスケールが発生しやすいが、この部分の管断面積を大きくすることでスケール析出による管内流路の縮小や閉塞が緩和され、熱交換器の長寿命化が図られ、信頼性の向上を実現できる。
【0018】
請求項8に記載の発明は、熱交換器を製造する際に、複数の第1伝熱管を案内管に挿入し、引き抜き加工により第1伝熱管と案内管とを密着させる工程を有するものであり、複数の第1伝熱管の外周面と案内管の内周面との密着性がより一層向上するとともに、ロウ付け等の加熱処理を施すことなく密着性向上が図られ、管体の有する初期の機械強度(耐圧性能)を確保できるため、耐圧性と熱交換性能に優れた熱交換器を提供できる。
【0019】
請求項9に記載の発明は、熱交換器を製造する際に、第2伝熱管の内部に加圧流体を流入させ、前記第2伝熱管を拡管する工程を有するものであり、第2伝熱管の内部全体が均等に加圧されるため、第1伝熱管を内包する案内管と第2伝熱管との密着性が拡大するとともに、密着性のばらつきが低減され、さらに熱交換性能に優れた熱交換器を提供できる。
【0020】
【実施例】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説明する。
【0021】
(実施例1)
図1は本発明の実施例1における熱交換器10の断面図である。図1において、熱交換器10は、第1流体が流れる複数の第1伝熱管1と、これらを内包しかつ列状に密着保持する案内管3と、第2流体が流れる第2伝熱管2とからなり、案内管3と第2伝熱管2とをこれらの外周面で密着させた構成を有し、さらに、第1伝熱管1を内包する案内管2と第2伝熱管2とを交互に密着させながら螺旋状に巻回した構成を有する。この熱交換器10の上下方向の両端面には、図示しない一対のフランジが配されており、これらを機械的に締結することによって、案内管2と第2伝熱管2とが密着する方向に保持されている。
【0022】
このような熱交換器10を構成する管体の材質としては、熱伝導性および成形性の良い金属、例えば、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス等が挙げられる。なお、管と管との接触界面における電気的な腐食を抑制するためには、熱交換器を同一材料で構成することが望ましい。
【0023】
また、熱交換器10の製造方法としては、まず、複数の第1伝熱管1を案内管3に挿入し、引き抜き加工により、案内管3に対して、複数の第1伝熱管1を列状に密着保持させる。この第1伝熱管1を内包した案内管3と、比較的薄肉の円管を成形用ローラの間に通すことにより偏平状に成形した第2伝熱管2とを、その偏平面において密着させた状態で、円筒形状の案内ドラムの外周に巻き付け、螺旋状に成形する。次に、この両端面に一対のフランジを配し、上下方向からボルトとナットで機械的に締結することで、複数の第1伝熱管1を内包した案内管3と第2伝熱管2とを互いに密着する方向に保持する。最後に、第2伝熱管2の内部に水や空気等の加圧流体を流入させ、第2伝熱管2を拡管し、第1伝熱管1を内包する案内管3と第2伝熱管2との密着性を拡大させる。
【0024】
以上のように構成された熱交換器10について、以下その作用を説明する。複数の第1伝熱管1には高圧側の第1流体、第2伝熱管2には低圧側の第2流体をそれぞれ流通させる。熱交換器10を、図2に示すような、冷媒の凝縮熱や顕熱等を利用して給湯水の加熱を行ういわゆるヒートポンプ給湯機の冷媒水熱交換器に利用するものとすると、例えば、高圧の第1流体は圧縮機から送られる二酸化炭素等の冷媒であり、低圧の第2流体は給湯用の水となる。
【0025】
ここで、ヒートポンプ給湯機は、一般に、圧縮機31、熱交換器10、膨張弁33、大気熱等を集熱する蒸発器34を順次接続したヒートポンプ回路35と、貯湯タンク36、水ポンプ37、前記した熱交換器10を順次接続した水回路38とから構成される。
【0026】
このようなヒートポンプ給湯機により、給湯水の加熱を行う場合、まず、蒸発器34において、送風ファンや集熱パネル等により大気熱や太陽熱等を集熱し、その内部を流れる冷媒を蒸発ガス化する。この冷媒は圧縮機31に吸引され、機械的に圧縮されて、高温高圧の冷媒として熱交換器10に送られる。一方、貯湯タンク36下部の水は、循環用の水ポンプ37によって搬送され、熱交換器2の第2伝熱管2に流入する。ここで、高温高圧の冷媒は、螺旋状の複数の第1伝熱管1を図1の上から下方向に流れ、低温低圧の水は、螺旋状の第2伝熱管2を図1の下から上方向に流れるものとすると、伝熱形態としては熱交換性能に優れた対向流とすることができる。このとき、複数の第1伝熱管1を流れる高温高圧の冷媒は、これらを列状に密着保持する案内管3を介して、その上下に位置する第2伝熱管2を流れる低温低圧の水と熱交換を行うことになる。低温の給湯用の水は、螺旋状の第2伝熱管2を下から上方向に流れる間に、高温の冷媒から熱を受けて高温の湯となり、貯湯タンク36上部に流入する。一方、熱交換器10で放熱した冷媒は、膨張弁33で減圧されて蒸発器34に流入する。冷媒は、ここで再び大気熱等から吸熱し、次の圧縮機31に供される。
【0027】
なお、ヒートポンプ給湯機に用いる冷媒としては、二酸化炭素冷媒のほかにも、R410a等のフロン系冷媒、プロパン等の炭化水素系冷媒等が挙げられる。
【0028】
ここで、本実施例によれば、第1伝熱管1として、第2伝熱管2よりも微細で機械強度の高い複数本の管を使用することにより、耐圧性を確保することができる。また、第1伝熱管1を複数の管体で構成するため、従来のような多穴構造の管体を用いることがなく、アルミニウムだけでなく、銅、鉄、ステンレスなど様々な材料で構成でき、熱交換器としての材料選択の自由度が向上する。さらに、複数の第1伝熱管1を案内管3に内包した構成であるため、第2伝熱管2とともに螺旋状に巻回する際にも、管の取り扱いが容易となり生産性に優れる。
【0029】
また、案内管3が複数の第1伝熱管1を列状に密着保持する構成であるため、比較的広い伝熱面の形成が可能となる。さらに、第1伝熱管1を内包する案内管3と第2伝熱管2とが交互に密着しながら螺旋状に巻回される構成であるため、第1伝熱管1と第2伝熱管2とが、案内管3を介して、これらの長手方向ほぼ全体の部分で上下両面に伝熱面を有するような構成となり、広い伝熱面積を確保することができる。
【0030】
また、熱交換器10を製造する際に、複数の第1伝熱管1を案内管3に挿入し、引き抜き加工により第1伝熱管1と案内管3とを密着させる工程を有するものであり、複数の第1伝熱管1の外周面と案内管3の内周面との密着性がより一層向上する。
【0031】
このとき、第2伝熱管2の内部に加圧流体を流入させて拡管してやれば、第2伝熱管2の内部全体が均等に加圧されるため、第1伝熱管1を内包する案内管3と第2伝熱管2との密着性を拡大することができるとともに、密着性のばらつきが低減される。例えば、図3に示すように、第2伝熱管2を拡管することで、案内管3を略真円形状の複数の第1伝熱管1の外周面に十分密着させることも可能となる。よって、熱交換性能のさらなる向上が図られるとともに、ロウ付け等の加熱処理を施すことなく密着性向上が図られるため、管体の有する初期の機械強度(耐圧性能)を確保することもできる。
【0032】
したがって、耐圧性と材料選択性に優れ、熱交換性能が高い熱交換器を提供できる。
【0033】
なお、本実施例では、複数の第1伝熱管1を内包する案内管3と第2伝熱管2とを交互に密着させながら螺旋状に巻回するとしたが、必要に応じて、長手方向に略直線形状を有する第1伝熱管を内包する案内管と第2伝熱管とを単純に重ねて機械的にまたは接合により密着させたもの、これをU字状に折り返して蛇行形状としたもの、第1伝熱管を内包する案内管と第2伝熱管とを交互に複数組密着させながら平面状に並べたもの等いかなる構成としてもよい。
【0034】
(実施例2)
図4は本発明の実施例2における熱交換器20の断面図である。図4において、熱交換器20は、第1流体が流れる複数の第1伝熱管11と、これらを内包しかつ列状に密着保持する案内管13と、第2流体が流れる第2伝熱管12とからなり、案内管13と第2伝熱管12とをこれらの外周面で密着させた構成を有し、さらに、第1伝熱管1を内包する案内管2と第2伝熱管2とを交互に密着させながら略同一平面内で渦巻き状に巻回した構成を有する。
【0035】
このような熱交換器20を構成する管体の材質としては、熱伝導性および成形性の良い金属、例えば、銅、アルミニウム、鉄、ステンレス等が挙げられる。なお、管と管との接触界面における電気的な腐食を抑制するためには、熱交換器を同一材料で構成することが望ましい。
【0036】
また、熱交換器20の製造方法としては、まず、複数の第1伝熱管11を案内管13に挿入し、引き抜き加工により、案内管13に対して、複数の第1伝熱管11を列状に密着保持させる。この第1伝熱管11を内包した案内管13と、比較的薄肉の円管を成形用ローラの間に通すことにより偏平状に成形した第2伝熱管12とを、その偏平面において密着させた状態で、初期的には案内部材の外周に、後には自らの外周面に巻き付けながら、略同一平面内で渦巻き状に成形する。次に、熱交換器20の内周と外周との間に帯状の結束部材(図示せず)を巻き付け、第1伝熱管11を内包する案内管13と第2伝熱管12とが密着する方向に結束することにより、渦巻き状に密着させた形態を保持する。最後に、第2伝熱管12の内部に水や空気等の加圧流体を流入させ、第2伝熱管12を拡管し、第1伝熱管11を内包する案内管13と第2伝熱管12との密着性を拡大させる。
【0037】
以上のように構成された熱交換器について、以下その作用を説明する。複数の第1伝熱管11には高圧側の第1流体、第2伝熱管12には低圧側の第2流体をそれぞれ流通させる。熱交換器20を、実施例1の図2で説明したような、冷媒の凝縮熱や顕熱等を利用して給湯水の加熱を行ういわゆるヒートポンプ給湯機に利用するものとすると、例えば、高圧の第1流体は圧縮機から送られる二酸化炭素等の冷媒であり、低圧の第2流体は給湯用の水となる。このとき、高温高圧の冷媒は、渦巻き状の複数の第1伝熱管11を流れる間に、これらを密着保持する案内管13を介して、図4ではその左右に位置する第2伝熱管12を流れる低温低圧の水と熱交換を行うことになる。
【0038】
ここで、本実施例によれば、第1伝熱管11として、第2伝熱管12よりも微細で機械強度の高い複数本の管を使用することにより、耐圧性を確保することができる。また、第1伝熱管11が多穴構造を伴わないため、アルミニウムだけでなく、銅、鉄、ステンレスなど様々な材料で構成でき、熱交換器としての材料選択の自由度が向上する。さらに、複数の第1伝熱管11を案内管13に内包した構成であるため、第2伝熱管12とともに渦巻き状に巻回する際にも、管の取り扱いが容易となり生産性に優れる。
【0039】
また、案内管3が複数の第1伝熱管1を列状に密着保持する構成であるため、比較的広い伝熱面の形成が可能となる。さらに、第1伝熱管11を内包する案内管13と第2伝熱管12とが交互に密着しながら略同一平面内で渦巻き状に巻回した構成を有するものであるため、熱交換器20全体を薄板状に構成できるとともに、螺旋状に巻回した場合にできる円筒内部空間のようなデッドスペースを少なく構成できる。なお、熱交換器20を渦巻き状に巻回するにあたって、全体を略円形から楕円形さらに四角形とすることで、外周におけるデッドスペースをさらに小さくすることができる。
【0040】
また、熱交換器20を製造する際に、複数の第1伝熱管11を案内管13に挿入し、引き抜き加工により第1伝熱管11と案内管13とを密着させる工程を有するものであり、複数の第1伝熱管11の外周面と案内管13の内周面との密着性がより一層向上する。さらに、第2伝熱管12の内部に加圧流体を流入させ、この第2伝熱管12を拡管する工程を有するものであり、第2伝熱管12の内部全体が均等に加圧されるため、第1伝熱管11を内包する案内管13と第2伝熱管12との密着性が拡大するとともに、密着性のばらつきが低減される。よって、熱交換性能のさらなる向上が図られるとともに、ロウ付け等の加熱処理を施すことなく密着性向上が図られるため、管体の有する初期の機械強度(耐圧性能)を確保できる。
【0041】
したがって、耐圧性と材料選択性に優れ、熱交換性能が高く、加えて装置内への収納性に優れ、よりコンパクトな熱交換器を提供できる。
【0042】
(実施例3)
図5は本発明の実施例3における熱交換器の断面図である。本実施例の熱交換器の全体構成とその作用は、図1に示した熱交換器10と略同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。実施例1と異なるのは、第1伝熱管21の外形が略真円形状であるとともに、案内管23の内周が第1伝熱管21の外周面に沿う形状を有する点であり、さらに、第2伝熱管22の内部に第2流体の流れを擾乱させる流体擾乱手段24を設けた点である。ここでは、流体擾乱手段24として、例えば、第2伝熱管22の内周面に突起(またはフィン)を設けたものとする。なお、このような突起やフィン等の流体擾乱手段24を有する第2伝熱管22の成形は、押出加工により成形する方法等いかなる方法を用いて行ってもよい。
【0043】
ここで、本実施例によれば、耐圧性に優れた略真円形状の管を第1伝熱管21として使用しながらも、この外周面に沿うような形状を有する案内管23を使用することにより、第1伝熱管21と案内管23との接触面積を拡大し、十分な伝熱面積を確保することができる。
【0044】
さらに、第2伝熱管22の内周面に流体擾乱手段24としての突起やフィンを設け、第2流体の流れを擾乱させて乱流化を促進することにより、伝熱特性の向上を図ることができる。よって、耐圧性に優れ、より一層熱交換性能が高い熱交換器を提供できる。
【0045】
(実施例4)
図6は本発明の実施例4における熱交換器の断面図である。本実施例の熱交換器の全体構成とその作用は、図1に示した熱交換器10と略同一であるので、ここでは詳細な説明を省略する。実施例1と異なるのは、第1伝熱管41がその外周面に平坦部45を有するとともに、案内管43が第1伝熱管41の平坦部45に沿う形状を有する点であり、さらに、第2伝熱管42の内部に第2流体の流れを擾乱させる流体擾乱手段44を設けた点である。ここでは、流体擾乱手段44として、例えば、第2伝熱管42の内部に波形状のじゃま板を挿入したものとする。
【0046】
なお、平坦部45を有する第1伝熱管41の成形は、押出加工により成形する方法、円管をもとにプレス成形する方法等いかなる方法を用いて行ってもよい。また、平坦部45に対応した形状を有する第2伝熱管42の成形は、円管をもとにプレス成形する以外にも、金属の押出加工等いかなる方法を用いて行ってもよい。
【0047】
ここで、本実施例によれば、第1伝熱管41がその外周面に平坦部45を有するとともに、案内管43が第1伝熱管41の平坦部45に沿う形状を有するものであり、複数の第1伝熱管41と案内管43とを平坦な面で密着した構成とすることが可能となるため、伝熱に必要な接触面積(伝熱面積)が十分確保される。
特に、第1伝熱管41が3本以上の管で構成されるような場合、列状に配された管の両端以外に位置する管は、案内管43との密着性が悪くなる可能性がある。
これは、外形が円状の管を用いることを想定した場合に顕著となる。
【0048】
また、第2伝熱管22の内部に流体擾乱手段24として波形状のじゃま板を挿入することにより、第2流体の流れを擾乱させて乱流化を促進し、伝熱特性の向上を図ることができる。なお、このじゃま板は、流体の流れを擾乱させるだけでなく、第2伝熱管42の内周と当接することによりフィンとして機能し、有効な伝熱面積を拡大させる効果も有する。また、第2伝熱管42の流路断面を細分化することにより流体の流速を高め、伝熱性能を向上させる効果も有する。よって、耐圧性に優れ、より一層熱交換性能が高い熱交換器を提供できる。
【0049】
なお、本実施例では、流体擾乱手段24として、波形状のじゃま板を第2伝熱管22の内部に挿入するものとしたが、流体の流れを擾乱したり、フィン効果を高めたり、流速を拡大するものであれば、コイル形状等いかなる形状を有するものを用いても良い。
【0050】
(実施例5)
図7は本発明の実施例5における熱交換器40の断面図である。本実施例は、図1に示した熱交換器10と略同一の構成と作用を有するので、ここでは詳細な説明を省略する。実施例1と異なるのは、第2伝熱管32の断面積が、高温側管32bで低温側管32aよりも大きい点である。ここで、第2伝熱管32の断面積が途中で異なる熱交換器40の作製は、管体を巻回する際に第2伝熱管32のみ途中で径の違うものと交換したり、個別の熱交換器を途中で接合する等の方法を用いれば容易に行うことができる。
【0051】
本実施例の熱交換器40を、例えば、冷媒で水(特に水道水)を加熱する冷媒対水熱交換器に適用する場合を考える。一般に、カルシウムやマグネシウム等の硬度成分を多く含んだ水を、このような冷媒対水熱交換器で長期間高温に加熱すると、最も高温となる水側流路の出口部近傍においてスケールが発生する可能性がある。このようなスケールが水側流路の内周に付着すると、水の流動抵抗となって圧力損失が増大するとともに、伝熱面の熱抵抗となって熱交換器としての性能を低減させる。
【0052】
ここで、本実施例では、第2伝熱管32の高温側管32bの断面積を、その低温側管32aの断面積よりも大きく構成しているため、万一流路内にスケール等が生成し付着した場合も、水の流動抵抗の増加を緩和することができる。
【0053】
したがって、例えば、給湯水の加熱時に特に高温部で発生しやすい、スケール析出による流路の縮小や閉塞が緩和され、熱交換器の長寿命化が図られ、信頼性の向上を実現できる。
【0054】
なお、上記した各実施例において、必要に応じて、第1伝熱管を内包する案内管と第2伝熱管とをロウ付け等によりさらに熱密的に一体化接合してやれば、熱交換性能の一層の拡大を図ることも可能である。
【0055】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、第1伝熱管が多穴構造を伴わないため、アルミニウムだけでなく、銅、鉄、ステンレスなど様々な材料で構成でき、熱交換器としての材料選択の自由度が向上する。さらに、複数の第1伝熱管を案内管に内包した構成であるため、管の取り扱いが容易となり生産性に優れる。また、この案内管が複数の第1伝熱管を列状に密着保持する構成であるため、比較的広い伝熱面の形成が可能となる。よって、耐圧性と材料選択性に優れ、熱交換性能が高い熱交換器を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例1における熱交換器の断面図
【図2】本発明の実施例1の熱交換器を用いたヒートポンプ給湯機の構成図
【図3】本発明の実施例1における熱交換器の断面図
【図4】本発明の実施例2における熱交換器の断面図
【図5】本発明の実施例3における熱交換器の断面図
【図6】本発明の実施例4における熱交換器の断面図
【図7】本発明の実施例5における熱交換器の断面図
【図8】従来の熱交換器の断面図
【図9】従来の熱交換器の断面図
【符号の説明】
1、11、21、31、41 第1伝熱管
2、12、22、32、42 第2伝熱管
3、13、23、33、43 案内管
24、44 流体擾乱手段
32a 低温側管
32b 高温側管
45 平坦部

Claims (9)

  1. 第1流体が流れる複数の第1伝熱管と、これらを内包しかつ列状に密着保持する案内管と、第2流体が流れる第2伝熱管とからなり、前記案内管と前記第2伝熱管とをこれらの外周面で密着させた構成を有する熱交換器。
  2. 第1伝熱管を内包する案内管と第2伝熱管とを交互に密着させながら螺旋状に巻回した構成を有する請求項1記載の熱交換器。
  3. 第1伝熱管を内包する案内管と第2伝熱管とを交互に密着させながら略同一平面内で渦巻き状に巻回した構成を有する請求項1記載の熱交換器。
  4. 第1伝熱管の外形が略真円形状であるとともに、案内管が前記第1伝熱管の外周面に沿う形状を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱交換器。
  5. 第1伝熱管がその外周面に平坦部を有するとともに、案内管が前記第1伝熱管の平坦部に沿う形状を有する請求項1〜3のいずれか1項に記載の熱交換器。
  6. 第2伝熱管の内部に第2流体の流れを擾乱させる流体擾乱手段を設けた請求項1〜5のいずれか1項に記載の熱交換器。
  7. 第2伝熱管の断面積をその高温側で低温側よりも大きく構成した請求項1〜6のいずれか1項に記載の熱交換器。
  8. 第1流体が流れる複数の第1伝熱管と、これらを内包しかつ列状に密着保持する案内管と、第2流体が流れる第2伝熱管とからなる熱交換器の製造方法において、第1流体が流れる複数の第1伝熱管を案内管に挿入し、引き抜き加工により第1伝熱管と案内管とを密着させる工程を有する熱交換器の製造方法。
  9. 第1流体が流れる複数の第1伝熱管と、これらを内包しかつ列状に密着保持する案内管と、第2流体が流れる第2伝熱管とからなる熱交換器の製造方法において、第2流体が流れる第2伝熱管の内部に加圧流体を流入させ、前記第2伝熱管を拡管する工程を有する熱交換器の製造方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010043832A (ja) * 2008-07-14 2010-02-25 Daikin Ind Ltd 空気調和装置の室外機およびその製造方法
JP2010175158A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Mitsubishi Electric Corp 熱交換器および冷凍空調装置
JP2011163678A (ja) * 2010-02-10 2011-08-25 Daikin Industries Ltd 積層型熱交換器
JP2014062660A (ja) * 2012-09-20 2014-04-10 Rinnai Corp 三流体熱交換器
WO2021065913A1 (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 ダイキン工業株式会社 蒸発器、およびそれを備えた冷凍サイクル装置

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010043832A (ja) * 2008-07-14 2010-02-25 Daikin Ind Ltd 空気調和装置の室外機およびその製造方法
JP2010175158A (ja) * 2009-01-30 2010-08-12 Mitsubishi Electric Corp 熱交換器および冷凍空調装置
JP2011163678A (ja) * 2010-02-10 2011-08-25 Daikin Industries Ltd 積層型熱交換器
JP2014062660A (ja) * 2012-09-20 2014-04-10 Rinnai Corp 三流体熱交換器
WO2021065913A1 (ja) * 2019-09-30 2021-04-08 ダイキン工業株式会社 蒸発器、およびそれを備えた冷凍サイクル装置

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